CN100445854C - 垂直配向模式的液晶显示装置及其阵列基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直配向模式的液晶显示装置及其阵列基板的制造方法，垂直配向模式的液晶显示装置包括一彩膜上基板、一阵列下基板、填充在上下基板之间的一液晶分子层，阵列下基板表面形成有像素电极，像素电极上形成多个狭缝，其中所述像素电极层下面保留有半导体层；通过在像素电极下面保留半导体层的方法，可以使狭缝区域形成垂直电场，在开态时处在狭缝区域的液晶分子也会发生水平取向，提高了液晶显示装置的开态透过率。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及其阵列基板制造的方法，特别是涉及垂直配向模式的液晶显示装置及其阵列基板的制造方法。
背景技术
液晶显示器是利用夹在液晶分子上电场强度的变化，改变液晶分子的取向控制透光的强弱来显示图像。液晶显示装置通常由背光模块、偏光片、阵列下基板、彩膜(CF)上基板及夹在上下基板之间的液晶分子层构成。阵列基板上有大量的像素电极，CF基板上的公共电极与下基板的像素电极之间的电场强度变化调制着液晶分子的取向。
垂直配向模式的(VA模式)液晶显示装置使用负性液晶，在关态时，液晶分子垂直于上下基板排列，所以可以得到较好的黑态，实现较高的对比度。为了得到较好的视角，目前垂直配向模式的液晶显示装置通常采用多畴的方式，这种显示方式被称为“Multi-Domain Vertical AlignmentMode”(MVA模式)。主要通过在彩膜或者阵列基板的表面制作凸起或者狭缝来实现。当对像素施加电压时，这些凸起或者狭缝导致电势面发生崎变，液晶分子就在这种崎变的电场作用下向不同方向取向，从而实现了多畴(domain)，如欧洲专利EP0884626中公开的如图1所示的4畴(Domain)结构。
在目前的阵列基板制造流程中，通常包括如下步骤：在玻璃基板上形成栅极层图案；然后在栅极层上面形成绝缘层膜和半导体层膜；保留薄膜晶体管(TFT)器件处的半导体层，刻蚀掉其他区域的半导体材料；形成漏极和源极线图案；漏极上面形成钝化保护层，并在钝化保护层上刻蚀出接触孔；最后在基板表面形成带有狭缝的像素电极图案；通过上述方法实现的垂直配向模式液晶显示装置，如图2所示，在狭缝29处，由于缺失像素电极27，且狭缝29下面是绝缘保护层26，无导电层，因此在这个区域没有垂直电场，从而无论是关态还是开态，液晶分子31基本上都保持原来的状态，垂直基板2表面排列，在显示上表现为黑态，黑纹的宽度较大，这势必会大大降低透过率。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能够提高开态透过率的垂直配向模式的液晶显示装置及其阵列基板的制造方法。
本发明是这样实现的：垂直配向模式的液晶显示装置包括一彩膜上基板、一阵列下基板、填充在上下基板之间的一液晶分子层，所述阵列下基板表面形成有像素电极，像素电极上形成多个狭缝，其中所述像素电极下面保留有半导体层。
本发明的另一技术方案是这样实现的：垂直配向模式的液晶显示装置的阵列基板制造方法，包括如下步骤：提供一基板；在所述基板上形成栅极层图案；在所述栅极层上面形成绝缘膜和半导体层；刻蚀半导体层；形成漏极和源极线图案；漏极上面形成钝化保护层，并在钝化保护层上刻蚀出接触孔；在基板表面形成带有狭缝的像素电极图案；其中刻蚀半导体层时保留像素区的半导体层，所述狭缝通过接触孔和漏极线连接。
基于上述构思，本发明的垂直配向模式的液晶显示装置由于保留了像素电极下面的半导体层，因此，像素电极狭缝处也具备了同像素电极一样的电位，形成有垂直电场，开态时处在狭缝区域的液晶分子也会发生水平取向。虽然由于狭缝两侧的液晶分子的取向方向不同，会造成狭缝中间存在一条黑色的细条纹，但是其相对于现有结构的狭缝带来的黑纹显得非常细小，大大提高了液晶显示装置的开态透过率，从而增加了开口率。
为了更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，不构成对本发明的限制。
附图说明
图1是现有MVA模式中的像素结构示意图；
图2是现有MVA模式中像素电极狭缝处在电场下液晶分子的取向示意图；
图3是本发明实施例的像素结构示意图；
图4是本发明实施例中下基板的截面示意图；
图5是本发明垂直配向模式中像素电极狭缝处在电场下液晶分子的取向示意图；
图6A-6F是本发明实施例的制作垂直配向模式液晶显示装置的阵列基板的流程示意图。
图中：
1.彩膜上基板 11.凸起或狭缝(Rib)
2.阵列下基板 20.基板 21.栅极线 22.绝缘膜
23.半导体层 24.漏极线 25.源极线 26.钝化保护层
27.像素电极 28.接触孔 29.狭缝
30.薄膜晶体管(TFT) 301.导电沟道
3.液晶分子层 31.液晶分子
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图3是本发明实施例的像素结构示意图；图4是本发明实施例中下基板的截面示意图；图5是本发明垂直配向模式中像素电极狭缝处在电场下液晶分子的取向示意图。
参考图3，图4，图5，垂直排列模式的液晶显示装置包括一彩膜上基板1、一薄膜晶体管阵列下基板2、填充在上下基板1和2之间的一液晶分子层3，阵列下基板2表面形成有像素电极27，像素电极可以由铟锡氧化物(ITO)形成，像素电极27上形成多个狭缝29，彩膜上基板1的表面形成有多个凸起或者狭缝11(未绘示，请参考图1)，并与像素电极27表面的狭缝29错位平行相对，狭缝29处保留有半导体层23，可通过在像素电极27的下面保留半导体层23来实现，此时，像素电极27下面依次为钝化保护层26、半导体层23、绝缘膜22、玻璃基板20，像素电极27通过钝化保护层26上的接触孔28与漏极线24相连接，此时，狭缝29区域由于保留有半导体层23，因此，像素电极狭缝处也具备了同像素电极一样的电位，形成有垂直电场。
图6A～6F是本发明实施例的制作垂直配向模式液晶显示装置的阵列基板的流程示意图。
垂直配向模式液晶显示装置的阵列基板的制造方法包括如下步骤：
首先，参考图6A，提供一基板20，如一透明玻璃基板，在基板20上形成第一金属导电层，如导电性能良好的Al、Ta或Cr金属层，然后利用传统曝光、显影及刻蚀制造工艺图案化上述金属层形成一栅极线21，栅极线21具有一突出部以供作薄膜晶体管栅极电极之用。
接下来，参考图6B，为了防止栅极层图案和其他层图案发生短路，并且制作出相应的薄膜晶体管(TFT)30器件，在栅极线21刻蚀完成后，利用成膜技术，如CVD成膜，生长绝缘膜22，如SlNx膜，及半导体层23，半导体层23可由a-Si下层和n+a-Si上层构成。
接下来，参考图6C，为了在像素区域保留半导体层23或者n+a-Si层，同时制作出薄膜晶体管30器件处的导电沟道301，在导电沟道301处使用GTM工艺技术，实现刻蚀掉像素区以外的半导体层23，同时在导电沟道301处只刻断n+a-Si层。
参考图6D，岛刻完成后，在基板20上进行漏极层的溅射(sputter)，形成第二金属层，如导电性能良好的Al、Ta或Cr金属层，然后通过一次曝光、显影、刻蚀以后，在上述金属层上刻蚀出漏极线24和源极线25的图案，同时实现漏极线24和半导体层23的欧姆接触。
参考图6E，为了保护第二金属层上的图案和TFT器件30，漏极线25刻蚀完成后，在基板20表面生成一层绝缘钝化保护层26，如SiNx层，并在钝化保护层26上刻蚀出接触孔28。
接下来，参考图6F，在钝化保护层26上表面及侧壁形成一透明导电层，如铟锡氧化物层(ITO)，用作像素电极，导电层通过上述步骤刻蚀出来的接触孔28和漏极线24连接，通过一次曝光、显影、刻蚀，在导电层形成至少1个狭缝29。
在现有技术中，液晶显示装置的阵列基板通常只保留薄膜晶体管器件30处的半导体层，而本发明实施例除了TFT器件处，像素电极区域的半导体层也保留，且和漏极线连接，因此，像素电极狭缝处也就具备了同像素电极一样的电位。像素电极狭缝处也具备垂直电场，在开态时，这部分液晶分子也会发生水平取向，从而提高了液晶显示装置的开态透过率，增大了开口率。
为了更好的说明本发明的效果，通过对液晶显示装置的模拟，可以得到下面结果：
模拟结构为：
像素大小：100um*300um； 液晶盒厚4.0um；
Rib高度：1.4um； Rib宽度：10um
像素电极狭缝宽度：10um；
Rib和像素电极狭缝之间的距离：20um
假设入射光的光强为1
| 通常的MVA模式 | 采用本发明的VA模式 | |
| 暗态漏光 | 0.00129 | 0.00127 |
| 开态光强 | 0.228 | 0.252 |
| 对比度 | 177 | 200 |
由以上结果可知，本发明结构的液晶显示装置的开态透过率可以提高10％，对比度也可以相应提高10％以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡在本发明的范围内所做的等效变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种垂直配向模式的液晶显示装置，包括
一彩膜上基板；
一阵列下基板；
一液晶分子层，填充在上下基板之间；
所述阵列下基板表面形成有像素电极，像素电极上形成多个狭缝；
所述的彩膜上基板表面设置有凸起或狭缝，所述凸起或狭缝与所述像素电极上的狭缝错位相对；
其特征在于所述像素电极层下面保留有半导体层。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述的半导体层由下层a-Si和上层n+a-Si构成。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述像素电极材料为铟锡氧化物。
4.一种垂直配向模式的液晶显示装置的阵列基板制造方法，包括如下步骤：
提供一基板；
在所述基板上形成栅极层图案；
在所述栅极层上面形成绝缘膜和半导体层；
刻蚀半导体层；
形成漏极和源极线图案；
漏极上面形成钝化保护层，并在钝化保护层上刻蚀出接触孔；
在基板表面形成带有狭缝的像素电极图案；
其中刻蚀半导体层时保留像素区的半导体层，所述狭缝通过接触孔和漏极线连接。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于所述的绝缘膜为SiNx层。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于所述的半导体层由下层a-Si和上层n+a-Si构成。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于所述的钝化保护层为SiNx层。
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